RU2028769C1

RU2028769C1 - Method of plants cultivation on greenhouse hydroponic aggregates shelves

Info

Publication number: RU2028769C1
Application number: SU925057028A
Authority: RU
Inventors: В.П. Шарупич; Т.С. Шарупич; В.Н. Карпов
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: method provides for cultivation of plants in greenhouse on multilevel shelves of hydroponic aggregates. Seeding are first planted in trays with nutrient solution and cultivate, using bulbs to radiate plants. Simultaneously plants are additionally influenced by streams of emission, formed by lasers, that exercise angular scanning and make reciprocate movement along surface of cenosis. Streams of lasers emission are falling down on surface of cenosis together with streams of fluorescent bulbs emissions in visuals part of spectrum simultaneously from two sides and beams of inner and outer lasers are crossing in one point of cenosis in any instant of time. EFFECT: method provides complex radiation of plants by fluorescent lamps and streams of lasers emission, increase of plants crop capacity, decrease of power consumption by emitting devices. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к производству овощей в защищенном грунте, теплицах при искусственном облучении. The invention relates to agriculture, in particular to the production of vegetables in greenhouses, greenhouses under artificial radiation.

Известен способ выращивания растений в теплицах на многоярусных узкостеллажных гидропонных установках с искусственным облучением ртутными газоразрядными лампами (Проект теплицы пл. 1190 м² с многоярусной узкостеллажной гидропонной технологией в совхозе "Пригородный" г. Сыктывкар, Орел: Гипронисельпром, 1989).There is a method of growing plants in greenhouses on multi-tiered narrow-rack hydroponic plants with artificial irradiation with mercury gas discharge lamps (Project of a greenhouse with an area of 1190 m ² with multi-tiered narrow-rack hydroponic technology at the Prigorodny state farm in Syktyvkar, Orel: Giproniselprom, 1989).

Недостатками такого способа являются низкий коэффициент использования света и невысокая урожайность выращиваемых растений. The disadvantages of this method are the low utilization of light and low productivity of cultivated plants.

Известно также, что лазерное излучение стимулирует биопродуктивность растений, увеличивает развитие биомассы. (Безверхний Ш.М. Сельские профессии лазерного луча. М.: Агропромиздат, 1985). It is also known that laser radiation stimulates the bioproductivity of plants, increases the development of biomass. (Bezverkhniy Sh.M. Rural professions of the laser beam. M: Agropromizdat, 1985).

Наиболее близким к изобретению техническим решением, принятым за прототип, является способ выращивания растений в теплицах при искусственном облучении ртутными газоразрядными лампами [1]. Closest to the invention, the technical solution adopted for the prototype is a method of growing plants in greenhouses under artificial irradiation with mercury discharge lamps [1].

Недостатком известного способа является то, что листовой покров растений поглощает всего 1...5% энергии света в спектральной области фотосинтетически активной радиации (ФАР), а следовательно, нерационально используется энергия излучения ламп, и поэтому низка урожайность выращиваемых овощей. The disadvantage of this method is that the leaf cover of plants absorbs only 1 ... 5% of the light energy in the spectral region of photosynthetically active radiation (PAR), and therefore, the radiation energy of the lamps is irrationally used, and therefore the yield of grown vegetables is low.

Была поставлена задача создания способа выращивания растений, при котором более рационально используется энергия искусственного излучения, что влияет на пеpиод вегетации растений и на их урожайность. The task was to create a method of growing plants, in which the energy of artificial radiation is used more rationally, which affects the period of vegetation of plants and their productivity.

Заявляемым изобретением решена задача лучшего использования энергии искусственного излучения, т.е. улучшения поглощения листовым покровом энергии света в спектральной области ФАР, что стимулирует рост растений и, следовательно, сокращает период вегетации и повышает урожайность. The claimed invention solved the problem of better use of the energy of artificial radiation, i.e. improving the absorption of sheet energy of light energy in the spectral region of the PAR, which stimulates plant growth and, therefore, shortens the growing season and increases productivity.

В способе выращивания растений в теплице на многоярусных узкостеллажных гидропонных установках, заключающемся в том, что высаживают рассаду в лотки с питательным раствором и культивируют растения с искусственным облучением, согласно изобретению растение дополнительно облучают лазерным излучением, осуществляя сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, которое подают на ценоз одновременно с искусственным потоком излучения в видимой области спектра с двух сторон, причем внутренние и наружные лазерные лучи синхронизируют по общей точке, при этом суммарная интенсивность внутреннего и наружного потоков лазерного излучения в каждой точке постоянна. In the method of growing plants in a greenhouse on multi-tiered narrow-rack hydroponic plants, which consists in planting seedlings in trays with a nutrient solution and cultivating plants with artificial irradiation, according to the invention, the plant is additionally irradiated with laser radiation by scanning along the angle and reciprocating along the surface cenosis, which is fed to the cenosis at the same time as the artificial radiation flux in the visible region of the spectrum from two sides, with internal and external laser beams are synchronized by a common point, wherein the total intensity of the internal and external laser radiation flow at each point is constant.

Заявленное изобретение позволяет достичь следующего технического результата. The claimed invention allows to achieve the following technical result.

Облучение растений дополнительным лазерным монохроматическим излучением создает возбужденное состояние молекулы, в котором наилучшим образом усваиваются питательные вещества, т.е. стимулирует рост растения, а следовательно, сокращает период его вегетации. Irradiation of plants with additional laser monochromatic radiation creates an excited state of the molecule in which nutrients are absorbed in the best way, i.e. stimulates the growth of the plant, and therefore, reduces the period of its vegetation.

Совместное облучение искусственным излучением в видимой области спектра и лазерным монохроматическим повышает способность листового покрова растения поглощать энергию в спектральной области ФАР и, следовательно, повышает использование энергии искусственного излучения. Joint irradiation with artificial radiation in the visible spectral region and with laser monochromatic radiation increases the ability of the plant leaf cover to absorb energy in the spectral region of the PAR and, therefore, increases the use of artificial radiation energy.

Подача лазерного излучения так, что одновременно осуществляют сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, обеспечивает равномерное облучение всей поверхности ценоза - внутренней, наружной, левой, правой и горизонтальной (при ее наличии). The supply of laser radiation so that they simultaneously scan along the angle and reciprocate along the surface of the cenosis ensures uniform irradiation of the entire surface of the cenosis - internal, external, left, right and horizontal (if any).

Синхронизация внутреннего и наружного лазерных лучей по общей точке на ценозе позволяет за счет одновременного наружного и внутреннего направленного воздействия на точки листового покрова повысить способность поглощать энергию в спектральной области ФАР, а следовательно, повысить использование энергии искусственного излучения. Synchronization of the internal and external laser beams at a common point on the cenosis allows, due to the simultaneous external and internal directed action on the leaf cover points, to increase the ability to absorb energy in the spectral region of the PAR and, therefore, to increase the use of artificial radiation energy.

Постоянство суммарной интенсивности внутреннего и наружного потоков лазерного излучение в каждой точке ценоза создает условия для равномерного интенсивного развития всех растений. The constancy of the total intensity of the internal and external laser radiation fluxes at each cenosis point creates the conditions for uniform intensive development of all plants.

Заявляемый способ выращивания растений на многоярусных узкостеллажных гидропоннных установках, при котором в лотки высаживают рассаду и культивируют с искусственным облучением, отличается от известного, принятого за прототип, тем, что растение дополнительно облучают потоком лазерного излучения, осуществляя сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, которое подают на ценоз совместно с искусственным потоком облучением в видимой области спектра одновременно с двух сторон, причем внутренний и наружный лазерные лучи синхронизируют по общей точке на ценозе, при этом суммарная интенсивность внутреннего и наружного потоков лазерного излучения в каждой точке ценоза постоянна. The inventive method of growing plants in multi-tiered narrow-rack hydroponics installations, in which seedlings are planted in trays and cultivated with artificial irradiation, differs from the well-known adopted as a prototype in that the plant is additionally irradiated with a laser beam, scanning along the angle and reciprocating along the surface of the cenosis, which is fed to the cenosis together with an artificial flux of irradiation in the visible region of the spectrum simultaneously from two sides, the inner and the external laser beams are synchronized at a common point on the cenosis, while the total intensity of the internal and external laser radiation flows at each cenosis point is constant.

Сопоставительный анализ заявленного решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна". A comparative analysis of the claimed solutions with the known allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Из патентной и научно-технической литературы не известен способ, в котором лазерным излучением совместно с искусственным потоком в видимой области спектра облучают ценоз с двух сторон и внутренние и наружные потоки излучения подают с постоянной суммарной интенсивностью в каждой точке ценоза, осуществляя сканирование по углу и возвратно-поступательное перемещение вдоль поверхности ценоза, предварительно ссинхронизировав его по общей точке на ценозе, для достижения описанного выше эффекта. From the patent and scientific literature there is no known method in which cenosis is irradiated with laser radiation in the visible region of the cenosis from two sides and internal and external radiation flows are supplied with constant total intensity at each cenosis point, scanning along the angle and back - translational movement along the surface of the cenosis, having previously synchronized it at a common point on the cenosis, in order to achieve the effect described above.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень". Thus, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "inventive step".

Заявляемое техническое решение может быть использовано в сельском хозяйстве, оно позволяет улучшить поглощение листовым покровом растений энергии света в спектральной области ФАР, а следовательно, стимулировать его рост, снизить период вегетации и повысить урожайность на 8-11%. The claimed technical solution can be used in agriculture, it allows to improve the absorption of light energy in the spectral region of the PAR, and therefore stimulate its growth, reduce the growing season and increase productivity by 8-11%.

Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость". Thus, the proposed solution meets the criteria of the invention of "industrial applicability".

На фиг. 1 изображена схематично гидропонная установка с источниками облучения, поперечный разрез; на фиг. 2 - ход синхронизированных лазерных лучей при облучении. In FIG. 1 schematically shows a hydroponic installation with radiation sources, a cross section; in FIG. 2 - the course of synchronized laser beams during irradiation.

Многоярусные стеллажные гидропонные установки 1 оборудуют стеллажами 2, на которые устанавливают горшки с растениями (не показаны). Гидропонные установки 1 оснащают системой внешнего и внутреннего облучения растений с помощью ртутных газоразрядных ламп 3, 4 с рефлекторами 5, сканирующих лазеров 6, установленных между гидропонными установками 1, и сканирующих лазеров 7, размещенных внутри установки 1. Сканирующие лазеры 6, 7 состоят из резонатора, снабженного дефлекторами непрерывного отклонения. Multi-tiered hydroponic shelving units 1 are equipped with shelving 2, on which pots with plants (not shown) are installed. Hydroponic installations 1 are equipped with a system of external and internal irradiation of plants using mercury discharge lamps 3, 4 with reflectors 5, scanning lasers 6 installed between hydroponic installations 1, and scanning lasers 7 located inside the installation 1. Scanning lasers 6, 7 consist of a resonator equipped with continuous deflectors.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Ценоз на стеллажах 2 гидропонных установок 1 облучают одновременно ртутными газоразрядными лампами 3, 4 и лазерами 6, 7. Cenosis on the shelves 2 hydroponic units 1 is irradiated simultaneously with mercury discharge lamps 3, 4 and lasers 6, 7.

Ртутными лампами 3, повешенными между установками 1, облучают наружную поверхность растений, а лампы 4, помещенные внутри установок 1, облучают их внутреннюю поверхность, обеспечивая оптимальный спектральный состав ФАР для выращивания культуры. Mercury lamps 3 hung between plants 1 irradiate the outer surface of plants, and lamps 4 placed inside plants 1 irradiate their inner surface, providing the optimal spectral composition of the PARs for growing the culture.

Одновременно с лампами 3, 4 ценоз облучают потоком лазерного излучения, формируемого сканирующими по углу лазерами 6, 7. Simultaneously with the lamps 3, 4, the cenosis is irradiated with a stream of laser radiation generated by angle-scanning lasers 6, 7.

При сканировании по углу лазера 6 образуется наружный луч, который последовательно перемещается по наружной поверхности ценоза - вначале сверху вниз по правому ценозу одной гидропонной установки, а затем снизу вверх по левому ценозу соседней гидропонной установки. Затем совершает обратное движение. И далее аналогично. When scanning along the corner of the laser 6, an external beam is formed, which sequentially moves along the outer surface of the cenosis - first from top to bottom along the right cenosis of one hydroponic unit, and then from bottom to top along the left cenosis of the adjacent hydroponic unit. Then it makes a reverse movement. And then similarly.

При сканировании по углу лазера 7 образуется внутренний луч, который последовательно перемещается по внутренней поверхности ценоза одной гидропонной установки - вначале снизу вверх по левому ценозу, а затем сверху вниз по правому. После этого совершает обратное движение. И далее аналогично. When scanning along the corner of the laser 7, an internal beam is formed, which sequentially moves along the inner surface of the cenosis of one hydroponic installation - first, from bottom to top, along the left cenosis, and then from top to bottom on the right. After that it makes a reverse movement. And then similarly.

Одновременно лазеры 6 и 7 перемещаются вдоль поверхности ценоза возвратно-поступательно (вперед-назад), и таким образом наружный и внутренний лазерные лучи облучают последовательно все растения со всех сторон. At the same time, lasers 6 and 7 move along the surface of the cenosis back and forth (back and forth), and thus the external and internal laser beams irradiate sequentially all plants from all sides.

В начале сканирования оптическая ось внутреннего лазерного луча от лазера 7 пересекается в одной точке правого ценоза с оптической осью наружного лазерного луча от лазера 6. At the beginning of the scan, the optical axis of the internal laser beam from the laser 7 intersects at one point of the right coenosis with the optical axis of the external laser beam from the laser 6.

Затем осуществляют последовательно перемещение лазерных лучей соседних наружных и внутренних лазеров 6, 7 при соблюдении условия постоянного пересечения оптических осей внутреннего и внешнего потоков лазерного излучения в каждой точке поверхности ценоза в любой момент времени. Then, the laser beams of adjacent external and internal lasers 6, 7 are successively moved, subject to the condition of constant intersection of the optical axes of the internal and external laser radiation fluxes at each point of the cenosis surface at any time.

Суммарная интенсивность Е_о внутреннего и наружного лазерных излучений в каждой точке ценоза постоянна и определяется путем сложения двух составляющих Е_о= Е₁+Е₂, где Е₁ - интенсивность облучения от газоразрядной лампы, а Е₂ - интенсивность облучения от лазера.The total intensity E _{о of the} internal and external laser radiation at each cenosis point is constant and is determined by adding the two components E _о = E ₁ + E ₂ , where E ₁ is the radiation intensity from the discharge lamp, and E ₂ is the laser radiation intensity.

Способ позволяет за счет одновременного синхронного воздействия на каждую точку ценоза наружного и внутреннего лазерного луча повысить способность растений поглощать энергию в спектральной области ФАР, а следовательно, стимулирует рост растений. The method allows due to the simultaneous simultaneous exposure to each cenosis point of the external and internal laser beam to increase the ability of plants to absorb energy in the spectral region of the PAR, and therefore, stimulates plant growth.

Применение комплексного облучения растений газоразрядными лампами и сканирующими лазерами позволяет повысить урожайность культур ориентировочно на 10-12% за счет взаимодействия источников интегрального облучения (ламп и Солнца) и монохроматического облучения (лазеров). The use of complex irradiation of plants with gas discharge lamps and scanning lasers makes it possible to increase crop yields by approximately 10-12% due to the interaction of sources of integrated radiation (lamps and the Sun) and monochromatic radiation (lasers).

Claims

METHOD FOR GROWING PLANTS IN A GREENHOUSE ON HYDROPONIC INSTALLATION Racks, including planting seedlings in rack trays with nutrient solution, cultivating plants and irradiating the upper surface of plant leaves during the growing season with an optical radiation stream in the visible range of the spectrum, characterized in that the lower period is additionally irradiated the surface of the leaves of plants by the flow of optical radiation in the visible range of the spectrum and simultaneously affect both leaf surfaces by scanning E along and across these flow laser, the optical axes of these fluxes incident respectively on the upper and lower surfaces of the leaves of a plant, each data point surfaces at any time overlap, and the total intensity of the laser radiation flow at the points of intersection of the optical axes is constant.